带有筏板基础的高层建筑增层优化的设计研究-防灾减灾工程及防护工程专业论文.docxVIP

西安建筑科技大学硕士学位论文 西安建筑科技大学硕士学位论文 西安建筑科技大学硕士学位论文 西安建筑科技大学硕士学位论文 PAGE PAGE 2 PAGE PAGE 5 需的要求，这就说明在高层建筑中桩徨基础的设计理论和方法本身还不是很完善， 存在一定的差异，而且由于对上部结构·桩·土共同作用的理解有别，在理论和实践 上，桩榄基础的设计也存在着一些混乱。当建筑物不断增高，桩长不断增加，夜 板不断加厚时 ，整个建筑工程的造价也就越来越高，这似乎是理所当然的事情， 殊不知，这种感性经验做法，浪费了较多的资金。因此，寻求 一种既经济、合理 而又安全的桩徨基础设计方法无论是在理论上还是在实践上都具有非常深远的意 义，也是亟需解决的一个难题。 另外，在目前的建筑结构设计中 ，有很多工程都没有考虑桩土共同作用理论 来设计，所设计的工程结果相对比较保守，这对建筑本身来说有其有利的一面。 因为在后期的施工过程中，可能增加了一些建筑物的使用功能，从而需要对建筑 物进行增层续建等优化设计。这样保守的设计在某种程度上为结构增层优化提供 了可能，但是必须要先对原有结构进行承载能力和变形的验算，并对其加层的可 行性进行分析论证。由于建筑结构本身涉及面非常广泛，所以对其进行增层的可 行性分析也就显得非常复杂，是目前比较棘手的问题。 1.2 研究意义 在以往桩基础的设计中，通常都是将承台和桩隔离出来单个分析，假定上部 结构荷载主要由桩承担，桩间的土体不承受荷载或只承受少部分荷载。很多实际 工程证明，对于摩擦桩 ，桩间土体能承担 20%以上的荷载，在某些情况下还可以 高达到 60%，可见传统的桩基础设计方法显得比较保守。这种不考虑桩与土之间 共同作用的方法，其计算结果和结构的实际受力情况差异较大，容易造成设计的 不安全或者造价过高。所谓共同作用分析就是把上部结构、基础和地基当成是- 个彼此协调工作的整体，在连接点和接触点上同时满足静力平衡和变形协调条件 下来求解整个系统的变形与内力 (3) 。只有运用共同作用来分析，才能揭示结构在外 部荷载作用下各部分相互制约、彼此影响的内在联系，从而达到安全、经济 、合 理而又先进的设计目的. 随着建筑物不断增高，变大，基础工程的造价所占建筑物总造价的比例相 应也越来越高。工程实践表明 ，常见的钢筋混凝土结构高层建筑，在一般地质条 件下，当采用桩统基础时，其基础工程的造价约占建筑总造价的 20%-30% 。可见， 对桩在基础进行分析研究，考虑桩与土之间的共同作用，以改善桩徨基础受力变 形的设计方法，可使设计结果更加合理，对于降低基础工程的造价，保证其安全 性和可靠性具有非常重要的现实意义。另外 ，对桩徨基础进行优化设计时，要在 保证安全的前提下，考虑上部结构·桩·土之间的共同作用，尽量减少桩数、减小桩 径、桩长和筷板厚度，最大限度的发挥地基土和桩的承载能力，从而降低桩缆基 础造价，以达到技术效益和经济效益两者的统一，是今后设计发展的方向。 目前，桩徨基础设计中需要进行研究的方向还有很多，其中以以下几个方面为 主z ①在设计思路的选择上，是采用以沉降控制为主还是采用以承载力控制为主: ②在布桩方式的选择上，是采用外强内弱还是采用内强外弱的布桩形式:③在 柱和墙下布桩时，要考虑其合理性和可行性:④桩铿基础下土体的承载力的确定 方法:⑤桩徨基础优化设计时采用何种方法及其实际可行性和可靠性。从以上可 以看出，这几个方面不是相互独立的，而是相互关联的。 另一方面，伴随着城市建设与加层改造的进程，对原有建筑物增层加高有了 较大的发展。因为它既不额外占用城市土地，也不需要新建建筑物的基础，而且 投资少见效快，在解决缺房以及对建筑物改造方面有显著的优势。为了提高建筑 物的质量，保证其安全可靠，对于在增层优化设计中具有普遍性和规律性问题的 处理方法的研究意义深远 [4]。 建筑物的增层加高，应该将施工方法和经济效益两者结合起来考虑。在满足 适用、安全、经济和美观的前提下，分析如何做到用料最少，投资最小，工期最 短具有很强的现实性和可行性。这也正是它优越性的体现。 总之，桩土共同作用优化设计是一个极其复杂而又比较新兴的课题 ，本文对 桩土共同作用下增层优化设计的研究，有其非常重要的理论意义和工程实用价值。 其主要优点在于: (1) 运用上部结构、基础与地基共同作用的理论进行高层建筑设计，能比较 全面地反应建筑物的实际工作状态，也是较为经济合理的一种设计方法: (2)充分利用上部结构的刚度，使基础的结构布置尽可能合理: (3)将共同作用理论运用到实际工程中，将理论计算结果与工程实测结果进 行比较，既对实际工程进行评价和检测，又对理论加以不断地改进和完善，真正 做到理论与实践相结合; (4) 对上部结构、桩